乘用车制动踏板总成异响的分析*

江铃控股有限公司 南昌 330052

1 制动踏板概述

正在快速崛起的我国汽车产业，因其在钢铁、有色金属、橡胶、塑料、玻璃、涂料等原材料工业，铸、锻、机加工、热、焊、冲压、油漆、电镀、试验、检测等设备制造业，机械、电子、电器、化工、建材、轻工、纺织等配套产品和零部件，以及交通运输业、能源工业、服务业等方面有巨大需求，推动了这些产业的快速发展[1]。汽车产业的振兴能带动诸多相关产业的飞速发展，而诸多相关产业的飞速发展又支撑着汽车产业的振兴。随着我国经济及现代汽车工业的快速发展，市场乘用车的保有量也在不断攀升，许多用户开始对车辆的行驶可靠性及驾驶舒适性提出了越来越高的要求[2]。保证车辆减速、停靠及上下坡时速度稳定性的制动系统，受到了高度重视[3-4]，作为制动系统的重要组成部分及主要的乘用车安全件，制动踏板总成受到用户格外关注[5-6]。文献[7-8]指出，制动踏板是司机与车辆之间的主要交互零件，制动踏板总成的优劣不仅决定了车辆的安全性，而且关系到用户的生命安全[9-10]。

笔者以产生异响的制动踏板总成为研究对象，针对售后返回的故障件进行了全面分析，找出了制动踏板总成异响的根本原因，并针对这一原因制订了相应的改进措施，从而彻底解决了制动踏板总成的异响问题。此举不仅为企业创造了利益，而且为乘车人员提供了一份安全保障。

2 制动踏板总成异响分析

2.1 故障件拆解分析

对售后返回的制动踏板总成异响故障件进行了拆解分析，如图1所示。

根据图1的拆解情况，发现制动踏板总成内部的弹簧和轴套管皆存在不同程度的磨损，很有可能是导致制动踏板总成异响的原因，需要进一步确认。

2.2 零件尺寸测量

对两组制动踏板总成故障件的零件进行全尺寸检测，检测设备均为三坐标仪，具体见表1～表3。

对可能导致制动踏板总成异响的装配点及零件——支架、弹簧与臂合件进行了全尺寸检测，确认售后返回的故障件尺寸均符合图纸设计要求。

表1 支架全尺寸检测情况 mm

表2 弹簧全尺寸检测情况 mm

表3 臂合件全尺寸检测情况 mm

2.3 试验验证

为了进一步验证制动踏板总成异响的原因，从库存中随机抽取两件合格的制动踏板总成进行台架耐久试验，结果如图2所示。

由图2可知，合格的制动踏板总成在经历约30万次的台架耐久试验后拆解，确认弹簧和轴套管也存在磨损情况，且与售后故障件拆解时的故障现象几乎一致。

2.4 受力分析

制动踏板总成中弹簧受力分析如图3所示。

由图3可知，制动踏板臂转动时，弹簧A端受 力 为Fa，B 端 受 力 为Fb，由于弹簧A端与轴套管有相对运动，弹簧B端与轴套管无相对运动，因此导致C端产生磨损。磨损处有一个指向轴套管轴心的力Fc，根据摩擦力F与压力FN的关系， 有 F=μFN， 其中 FN=Fc，μ 为摩擦因数。

综上分析，制动踏板总成异响的原因有两点：

（1）弹簧结构会导致弹簧与轴套管产生摩擦，如润滑不够，会造成弹簧与轴套管发生干磨并产生异响。

（2）由于弹簧A端力臂较短，因此施加在这端的力较大，经过长时间的挤压，就会造成弹簧磨损严重，甚至断裂。

3 改进方案

根据制动踏板总成中弹簧受力分析结果可知，要想消除制动踏板总成异响及弹簧断裂的风险，可通过调整弹簧两端的受力方向来减小弹簧两端作用在轴套管上的力，具体做法为更改弹簧力臂和更改弹簧安装位置。

3.1 更改弹簧力臂

将弹簧力臂由原13 mm更改为35 mm，同时优化弹簧安装角度，由180°改为267°，制动踏板弹簧力臂优化前后对比如图4所示。

3.2 更改弹簧安装位置

更改弹簧在制动踏板支架上的安装位置，如图5所示。

4 改进方案验证

改进并装配后，进行台架耐久试验50万次，试验结果显示制动踏板总成无异响，拆解后发现弹簧及轴套管处磨损较轻微，与改进前相比有明显改善。改进前后弹簧及轴套管耐久试验状态对比如图6所示。

▲图1 制动踏板总成故障件拆解

▲图2 制动踏板总成台架耐久试验

▲图3 弹簧受力分析

▲图4 制动踏板弹簧力臂优化前后对比

▲图5 踏板弹簧安装位置

5 结论

笔者对产生异响的售后返回制动踏板总成故障件进行了拆解分析，找出了弹簧与轴套管的具体磨损位置点，同时通过合格制动踏板总成试验验证，使故障再现，为其它车型制动踏板总成异响提供了分析方向。

▲图6 改进前后弹簧及轴套管耐久试验状态对比

通过对制动踏板总成中弹簧的受力分析，找出了导致制动踏板总成异响的具体原因，并针对这一原因制订了相应的改进方案。经过试验验证，弹簧及轴套管的磨损有了较明显改善，同时制动踏板总成异响的问题也得到了彻底解决。

笔者对制动踏板总成异响问题的分析，在一定程度上可以为后续制动踏板设计规避类似缺陷提供思路，从而达到为企业节省成本的目的。